文档介绍：光合作用生态生理
Eco-Physiology of photosynthesis
第一章光合作用机理进展
地球上生命活动的能量,基本上都是依赖于太阳能,光合作用是最主要的能将太阳能固定的生命过程。
可以说,通过光合作用的反应系统,利用自然界最丰富而廉价的资源——CO2和H2O提供了我们所需的有机物。
从光能吸收到碳水化合物形成,有50多个中间步骤。直接发生在光合膜上、由光驱动的反应,叫做光反应;而不依赖于光,由酶催化的反应叫做暗(碳)反应。
研究对象:从分子水平的激发态到植物群体;
研究课题:从光的吸收到生态系统;
时间跨度:从飞秒(fs)到世纪。
(s,ms,μs, ns, ps, fs)
一、光反应——同化力形成
(一)光能的吸收与传递
叶绿素的卟啉环上具有很多共轭双键,正是这些共轭双键能够吸收可见光(400-700nm)。
最稳定的价电子处于基态,能量最低。当光量子被一个基态的电子吸收,光量子的能量就被加到电子上,电子跃迁为能级较高的激发态。对于可见光,电子跃迁时间为10-15s.
1、叶绿素激发与去激
2、色素之间的能量传递
共振传递:在色素系统中,一个色素分子吸收光能被激发后,其中高能电子的振动会引起附近另一个分子中某个电子的振动(共振),当第二个分子电子振动被诱导起来,就发生了电子激发能量的传递,第一个分子中原来被激发的电子便停止振动,而第二个分子中被诱导的电子则变为激发态,第二个分子又能以同样的方式激发第三个、第四个分子。这种依靠电子振动在分子间传递能量的方式就称为“共振传递”。
激子传递:激子通常是指非金属晶体中由电子激发的量子(激子是能量和动量相同的分子共有的电子激发态)。它能转移能量但不能转移电荷。其能量传递效率决定于两个分子间的作用矩阵。
在由相同分子组成的聚光色素系统中,其中一个色素分子受光激发后,高能电子在返回原来轨道时也会发出激子,此激子能使相邻色素分子激发,即把激发能传递给了相邻色素分子,激发的电子可以相同的方式再发出激子,并被另一色素分子吸收,
这种在相同分子内依靠激子传递来转移能量的方式称为激子传递。
天线色素吸收的光能,经过色素间的一系列传递,汇集到反应中心,在那里引起光化学反应。
(二)原初光化学反应
原初反应是光合作用中将光能转化为化学能的最初步骤,其反应非常快,在fs—ps之间。
反应部位:光合膜(反应中心)
(三)叶绿体电子传递
1、光合电子传递的顺序
(1)两个光系统
红降现象:
双光增益效应: